U形井注气加热原位裂解油页岩工艺及其数值模拟

针对油页岩地下原位裂解技术,提出了U形井注高温氮气加热油页岩的工艺方法并介绍了其优势。结合吉林省农安县油页岩的地层条件,建立原位裂解的物理模型,应用计算机软件进行了模拟,得出了U形井水平段长度与原位裂解效率之间的关系,优化了U形井水平段的长度以获得最高的加热效率,当水平段长度为150 m时,原位裂解的效率最高,加热效率因子为35.51℃/(m·d)。     

高压-工频电加热裂解油页岩技术室内试验及氧的驱动效应分析

高压-工频电加热原位裂解油页岩是吉林大学与俄罗斯托木斯克理工大学合作研究的具有占地面积小、污染小、工艺简单等优点的油页岩开采技术。先对油页岩使用高压电击穿,再使用电加热的二步法,可以达到快速裂解油页岩的效果。为了确定裂解油页岩的工艺参数,以及更好地掌握高压-工频电加热裂解油页岩技术,本文对油页岩在有、无氧气条件下的裂解过程进行了热分析试验。试验表明,在有氧与无氧加热条件下,都可完成油页岩的裂解,且裂解过程是相同的,都属于二段式裂解过程。氧在油页岩加热裂解时具有驱动作用,可以降低油页岩的裂解温度、节省能量、提高裂解速度。     

高温三轴应力下新疆吉木萨尔油页岩热变形特征研究

为了研究油页岩原位注热流体化开采过程中注热井、生产井及热解产物运移通道的稳定性,利用高温三轴岩石力学试验系统,研究了新疆吉木萨尔油页岩在500m地应力条件下,轴向变形随温度的变化规律,结果表明:室温至600℃,油页岩整体表现为膨胀变形,且可分为室温-300℃低温膨胀阶段和300～600℃高温膨胀阶段,高温阶段的线性热膨胀系数大于低温阶段的线性热膨胀系数;有机质热解对含有机质较少的油页岩的热变形影响较小,而对富含有机质的煤有显著的影响;在注热开采油页岩油气过程中,油页岩层及其顶板岩层因受热膨胀,可能导致地表出现轻微抬升,这与传统采矿中出现地表塌陷不同。     

小颗粒油页岩热裂解制取页岩油可行性分析

根据油页岩的理化特性,分析了小颗粒油页岩热裂解制取页岩油的可行性。在实验室条件下,利用自行研制的流化床热裂解装置进行了制取页岩油的研究,结果表明热裂解制取页岩油是小颗粒油页岩加工制油的可行方法,且产油率在5%左右。     

小颗粒油页岩热裂解工艺及其影响因素

阐述了小颗粒油页岩热裂解机理,介绍了小颗粒油页岩热裂解液化技术的工艺流程。结合自制流化床结构和国内外相关文献,分析了小颗粒油页岩热裂解的影响因素,最终确定试验的主要影响因素为:反应温度、原料粒径和给料速率。     

废轮胎热解制备煤泥浮选捕收剂的试验研究

采用正交试验设计方法研究了起始温度、保温时间、最终温度对废轮胎热解油产率的影响.方差分析表明起始温度、保温时间对热解油产率的影响不显著,热解最终温度对其影响显著,在起始温度为400℃,保温时间为30 min,最终温度为700℃时,油产率最高,达45.50%.傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析表明:热解油中富含芳烃、烯...     

基于原位开采工艺的油页岩热解特性研究

基于煤炭地下气化原位开采油页岩的工艺特征,采用热重分析仪对桦甸油页岩进行了热解特性的实验研究,研究了桦甸油页岩有机质大幅热解的温度范围、热解产物及不同升温速率对热解特性的影响,分析了热解特性对原位开采油页岩工艺的指导作用。研究结果表明:桦甸油页岩热解失重可以分为3个阶段,其中第2阶段(300℃～550℃)为有机质热解的集中阶段,析出物主要为CO、CO2、CH4同系物及不饱和烃类等油气;随着升温速率的提高,最大失重速率升高,失重峰值温度后移,有机质初始及终止热解温度呈现出规律性,升温速率从5℃/min提高到20℃/min,最大失重速率提高近5倍,失重峰值温度提高28℃,但第2阶段的失重比例受升温速率影响不大。     

微波处理转炉钢渣回收铁的试验研究

在氮气保护气氛下利用微波加热对转炉钢渣的碳热还原行为进行了研究。结果表明;铁收得率随钢渣粒度、还原温度、碳当量、保温时间的增加而升高。在2倍碳当量、粒度0.15 mm、还原温度为1 400 ℃下保温45 min, 铁收得率最高可达93.6%, SEM/EDS分析显示此条件下所得渣块无Fe存在。该试验为转炉钢渣中铁的回收提供了依据。     

低渗煤层气注热开采渗透规律研究

为分析低渗高储煤层注热开采时的渗透规律,通过实验室试验分析得出了山西许村煤矿3号煤在温度作用下渗透率发生巨变的渗透率临界阈值温度为350℃;通过理论分析得出了低渗储层注热开采的热-流-固数学模型,并基于该模型对热-流-固耦合作用下低渗储层注热开采的渗透规律进行了数值模拟研究,研究结果表明:随着注热时间的增加,储层渗透率也在不断的增大,当注热时间达到5 h时,储层渗透率较原始渗透率增加14倍左右,注热效果明显,5 h之后,注热对于储层渗透率的变化影响不大。     

油页岩格金低温干馏焦油产率影响因素分析

油页岩以其特有的经济价值被列为21世纪重要的接替能源,油页岩经低温干馏以后可制取页岩油(人造石油)。我国油页岩储量极其丰富,目前油页岩开发利用急剧升温。为了准确测定油页岩格金低温干馏的焦油产率,通过对油页岩格金低温干馏多次试验,总结出测定过程中直接影响焦油产率的主要因素,即样品制备、粒度、重量、试验温度、升温速率、水分测定等,分析其原因并得出应选择粒度为小于3 mm,试验升温速率在300℃之前为15℃/min,在300~520℃时的升温速率为10℃/min,试验温度应在520℃的条件下进行。     

油页岩热裂解产物页岩油的相关性质分析

利用实验室现有条件,对油页岩热裂解制得的页岩油进行了密度、pH值和粘度等相关性质的分析,目的是为今后热裂解制取页岩油工业化生产奠定基础。     

油页岩地下原位转化螺旋折流板式井下加热器表面传热特性及数值传热模拟研究

油页岩地下原位转化技术的关键是要把油页岩加热至高温裂解状态,采用井中直接加热的方式可实现对油页岩地层的直接加热,能量利用率最高,热损失最小,已经成为油页岩原位转化的主要加热方式。本文研究了一种新型的井下螺旋折流板式加热器,其传热通道呈螺旋形连续分布,能有效地增加气体和加热管的接触时间,可显著提高加热管表面的传热系数。本文重点研究螺旋折流板式井中加热器的表面传热特性,通过数值模拟及理论推导,综合分析了螺旋折流板的螺距和气体的质量流量对加热管表面传热系数的影响规律,得出了折流板螺距越小或气体质量流量越大加热管表面传热系数越高的结论,并求出了加热管表面传热系数随螺距和气体质量流量变化的拟合方程,为螺旋折流板加热器的后续设计提供了理论支撑。     

7075铝合金实心型材生产工艺的研究

对一种7075铝合金实心型材进行了热模拟试验研究,并对其组织及性能进行了分析测试.结果表明,在挤压温度380～400℃,固溶淬火温度480℃、保温时间2.5h,以及在120℃及保温时间24 h的时效处理工艺条件下,7075铝合金实心型材的抗拉强度、屈服强度及延伸率分别达到635 MPa,576MPa和8.5％.     

整体式热管换热技术在煤矿井口防冻系统中的应用

以阳煤二矿南风井井口防冻应用整体式热管换热技术为例,根据井口防冻热负荷和矿井回风余热的供热能力,对热管换热器基本参数和热管阻力进行了设计计算。经过统计一个采暖季的数据,分析了典型工况下矿井回风、新风在换热前后的温度变化情况。结果表明：应用热管换热技术可以满足井口防冻的热需求,当最低温度-15℃接近设计最低值时,进风温度2.2℃也能达到预期目标。     

油页岩半焦燃烧特性试验研究

利用管式炉对来自桦甸、龙口和依兰的油页岩进行450~600℃干馏处理,并运用热重分析仪(TGA)在30℃/min的升温速率条件下对油页岩半焦进行测试,考察了干馏温度、干馏时间和油页岩产地对油页岩半焦的组成、发热量和燃烧性能的影响,并计算了各样品的燃烧特性指数。结果表明:干馏前后发热量不一定会产生明显降低,依兰半焦的发热量与油页岩相比基本不变。干馏温度越高,半焦挥发分明显降低,停留时间对半焦成分和燃烧特性的影响也越小。随着干馏程度的升高,着火温度Ti增大,燃烧性能变差,燃尽温度基本不变。样品重量一般在350℃左右开始明显减小,在500℃左右质量变化速率逐渐减小,在700℃再次产生明显失重。从页岩油的产率和半焦的燃烧特性角度综合考虑,过长的干馏时间经济性变差。     

生物质半焦CO2气化反应活性的实验研究

采用热分析技术中进行了麦秆半焦的CO2气化反应性试验,考察了不同的热解及气化条件对生物质半焦气化特性的影响.结果表明：生物质裂解时升温速率、保温时间、温度以及半焦气化温度对半焦反应活性均有影响.当升温速率为15 ℃/min时,半焦的反应活性最好;随着生物质裂解温度的增大和保温时间的增加,所制备的半焦反应活性主要呈降低的趋势.随着气化温度的提高,气化反应活性增加.生物质半焦的结构有序性和碳微晶尺寸,以及炭的沉积化或乱层化是影响生物质半焦反应性的主要原因.     

固定床提质过程褐煤的热碎裂/粉化特性及其负效应分析

定量研究了固定床热提质过程多因素对褐煤碎裂/粉化的影响规律及权重。研究结果表明:温度由120℃升至900℃,产物中25~13 mm保持粒级比率由88.42%降至16.92%;碎裂粒群(13~1 mm)比率由9.81%增至75.17%且13~6 mm粒级增幅最高(39.58%);低于1 mm的粉化粒群比率由1.77%增至7.91%(-0.075 mm粒级变化最显著)。保温时间的延长和入料粒度的增大同样加剧了褐煤的碎裂及粉化程度。灰色关联分析表明,提质温度对碎裂和粉化的影响权重均最大,而入料粒度对碎裂的影响程度高于保温时间,但其弱于时间对粉化程度的影响。结合对褐煤孔隙结构、表观形貌及煤质(水分/挥发分)的测试表征,得到了褐煤热碎的复合产生原因。并基于此明确了褐煤碎裂/粉化对固定床热提质过程的综合负效应(吸附自由基并促进其二次反应;提升焦油灰分;油尘易混致堵;形成尘积)。     

水菱镁石制备轻烧氧化镁的热选工艺研究

以粒度-2 mm的水菱镁矿石作为原料,考察不同煅烧温度和保温时间等因素对轻烧氧化镁活性及热选分级脱除其硅、钙等杂质的影响规律。结果表明:轻烧氧化镁的活性随着煅烧温度的升高及保温时间的延长呈先升高后降低的趋势,当煅烧温度为900℃,保温时间为3 h时,轻烧氧化镁活性最大,为58.62%。通过热选分析后,+0.25 mm中水菱镁石轻烧粉MgO含量为96.76%,产率为70.98%。热选后硅、钙等杂质的脱除率随着煅烧温度的升高呈先减小后增大的趋势;随着保温时间的升高呈先升高后降低的趋势。当煅烧温度为900℃,保温时间为3 h时,热选CaO脱除率为6.67%,SiO_2脱除率为7.69%。对不同温度煅烧的水菱镁石轻烧粉进行X射线衍射分析与红外光谱分析,进一步考察水菱镁石热解机理。     

三轴应力下超临界水对寺河矿无烟煤渗流与变形特性的影响规律研究

为了探索煤层在原位超临界水环境下改性的渗流和变形特性，将煤炭超临界水处理技术和原位改性采矿技术相结合，以?25 mm×50 mm寺河矿无烟煤为样本，在三轴应力条件下开展了超临界水环境下的渗流及变形特性研究。研究结果表明，在365、400、435℃的亚临界和超临界水注水条件下，无烟煤的渗透率分别比原煤下降了56.75%、96.93%和94.99%,整体渗透率的变化趋势为先快速降低再略微升高；实验初期无烟煤的渗流通道会逐渐闭合，持续注热一段时间后，渗流现象会再次恢复，恢复时间约43.5、24.54、19.81 h;渗流恢复同时伴随剧烈的轴向压缩变形，试验温度越高，最终轴向压缩应变越大，约为0.06、0.11、0.16。     

中低压防爆变频器功率单元热分析

防爆变频器功率开关器件的热量计算和散热能力设计是防爆变频器可靠性设计的重要环节。提出了一种外部热管散热加强制风冷的散热方式,通过Flow Simulation模块进行热仿真分析,得到中低压防爆变频器的温度变化规律,验证了该设计方案的可靠性。研究和试验表明,利用外部热管散热加强制风冷散热的防爆变频器能够在矿井下稳定运行。